10 Características de las
Leyes de Newton

Te explicamos qué son las leyes de Newton y cuáles son sus características principales. Cuáles son las fórmulas, y ejemplos de las leyes.

leyes de newton
Son reconocidas como la obra científica más importante de la historia de la física.

Leyes de Newton

Se conoce como las leyes de Newton o las leyes del movimiento de Newton, al conjunto de principios teóricos que explican la mayoría de los problemas que observa y estudia la mecánica clásica, una rama de la física que estudia el movimiento y la energía, y que revolucionaron el campo de la física en su momento de aparición.

Estas leyes son piedra angular de la física moderna, junto con la Transformación de Galileo, y al cotejarse con las Leyes de gravitación universal, permiten obtener y explicar las Leyes de Kepler que dan cuenta del movimiento planetario.

Estas leyes fueron publicadas en 1687 en la obra Philosophiae naturalis principia mathematica de Newton (“Principios matemáticos de la filosofía natural”), entre otros descubrimientos de mecánica y cálculo matemático, en lo que por muchos se considera la obra científica más importante de la historia de la física.

Características de las leyes de Newton

  1. Biografía

Isaac Newton fue un físico, teólogo, filósofo y matemático inglés, a quien se atribuye la invención del cálculo matemático y numerosos estudios sobre la óptica y la luz.

Sus aportaciones a la matemática y la física son numerosas y reconocidas, tales como el descubrimiento del espectro de color de la luz, la formulación de una ley de conducción térmica, otra sobre el origen de las estrellas, estudios de la velocidad del sonido en el aire y de la mecánica de fluidos.

Su gran obra, sin embargo, es la Philosophiae naturalis principia mathematica y, sobretodo, las tres leyes del movimiento.

Isaac Newton

Más sobre: Isaac Newton.

  1. Antecedentes históricos

Las especulaciones del filósofo griego Aristóteles respecto al movimiento se consideraron válidas durante muchos siglos, incluso a pesar de contarse con sospechas de su inexactitud.

Posteriores estudiosos del movimiento como el español Juan de Celaya y su discípulo Domingo de Soto, continuaron los estudios del movimiento uniformemente acelerado y de la caída libre, sentando las bases para lo que luego serán los revolucionarios estudios del italiano Galileo Galilei, quien introdujo los pasos del método científico al problema, y los del británico Isaac Newton, quien formuló por primera vez los principios completos del movimiento.

  1. Fundamentos teóricos

Las formulaciones elementales de Newton partieron de la consideración del movimiento como la traslación de un objeto de un lugar a otro, entendiéndolo como un concepto relativo respecto al lugar en donde ocurre, el cual también se mueve en relación con otro lugar y así sucesivamente hasta llegar a un punto inmóvil que serviría de referencia de valores absolutos.

Para llegar a esto, Newton parte del concepto de masa (m), que es la cantidad de materia presente en un cuerpo, y por ende la cantidad de movimiento será la masa multiplicada por la velocidad (v).

De allí que surja la importancia de distinguir entre el movimiento relativo y el absoluto: los movimientos aparentes serán las diferencias de los movimientos verdaderos y las fuerzas serán causas y efectos de ellos.


  1. Primera ley de Newton: Ley de la inercia

La primera Ley de Newton viene a contradecir un principio formulado por Aristóteles, que postulaba que un cuerpo sólo puede conservar su movimiento si se le aplica una fuerza sostenida. La ley de Newton establece que: “Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él”.

Así, un objeto que se desplaza o que reposa no puede alterar su estado sin que se le aplique algún tipo de fuerza. El movimiento según este principio es una dimensión vectorial (que posee dirección y sentido), y permite calcular la aceleración (positiva o negativa) a partir de la variación de las velocidades.

  1. Sistemas de referencia inercial

Esta primera ley permite la definición de un tipo especial de puntos de referencia que se conocen como Puntos de referencia inerciales. Con ellos, se puede para distinguir entre las apreciaciones del movimiento aparente de un objeto si el observador se encuentra moviéndose con él, o si por el contrario se encuentra desde un punto fijo:

  • Observadores inerciales. Aquellos en cuya perspectiva se cumple a cabalidad la matemática de Newton, porque observan desde “afuera” y desde un punto estático el movimiento del objeto. De existir, podrían apreciar el movimiento verdadero.
  • Observadores no inerciales. Los que se encuentran sometidos a fuerzas de movimiento y por lo tanto su perspectiva del movimiento es relativa, ya que están inmersos en el conjunto de las fuerzas del plano del objeto.
  1. Segunda ley de Newton: Ley fundamental de la dinámica

Esta ley se ocupa de definir el concepto de fuerza (F). En principio expresa que: “El cambio de un movimiento es proporcional directamente a la fuerza motriz impresa en él y tiene lugar según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”. Lo cual quiere decir que la aceleración de un objeto en movimiento responde a la cantidad de fuerza que se aplique para modificar su desplazamiento.

De allí nace la ecuación fundamental de la dinámica, para objetos de masa constante: Fuerza resultante (Fresultante) = masa (m) x aceleración (a). Una fuerza neta actúa sobre un cuerpo de masa constante y le proporciona una aceleración proporcionada.

En los casos en que la masa no sea constante, esta fórmula variará, haciendo hincapié en la cantidad de movimiento (p), calculable según la fórmula: Cantidad de movimiento (p) = masa (m) x velocidad (v). Por ende:

Fneta = d (m.v) / dt. Así se puede relacionar la fuerza con la aceleración y la masa, sin importar si ésta última es variable.

  1. Conservación de la cantidad de movimiento

Este principio que se desprende de la Segunda Ley de Newton, a partir del cálculo de la fuerza empleando la cantidad de movimiento en lugar de la masa constante, permite proponer dos modelos de choque entre objetos móviles:

  • Choque elástico. Se conservan la cantidad de movimiento (p) y la energía cinética de los objetos en choque. Luego del choque, los móviles conservarán el movimiento pero con un cambio en su dirección y sentido.
  • Choque inelástico. Se conserva la cantidad de movimiento (p) pero no así la energía cinética de los objetos en el choque. Ambos cuerpos conservan la velocidad y se suman sus energías cinéticas, pudiendo sufrir deformaciones y aumento de temperatura, pudiendo permanecer unidos entre sí luego de la colisión.
  1. Tercera ley de Newton: principio de acción y reacción

Esta ley estipula que “A toda acción le corresponde una reacción igual pero en sentido contrario: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”. Esto significa que por cada fuerza que se ejerce sobre un objeto, éste ejerce una fuerza semejante en dirección contraria y de igual intensidad.

Así, si dos objetos 1 y 2 interactúan, la fuerza ejercida por 1 sobre 2 será igual en magnitud a la ejercida por 2 sobre 1, pero de signo opuesto: F12 = ­F21. A la primera se le llamará “acción” y a la segunda “reacción”.

  1. Demostración de la tercera ley

Es simple demostrar esta tercera ley a partir de experimentos cotidianos, como lo que ocurre cuando dos personas de peso similar se empujan recíprocamente: ambas recibirán la fuerza pero saldrán despedidos en sentido opuesto. Lo mismo ocurre cuando hacemos rebotar una pelota en la pared: ésta saldrá despedida en dirección contraria con igual fuerza a la que le imprimimos al arrojarla.

  1. Aportaciones posteriores a Newton

Luego de las formulaciones de Newton, muchos estudiosos posteriores han estudiado los principios y los han simplificado para su aplicación a sistemas no inerciales, tales como Jean d’Alembert en su Tratado de la dinámica (1743) o Louis de Lagrange en el siglo XIX.


Cómo citar este contenido:

Citar

Enciclopedia de Características (2017). "Leyes de Newton". Recuperado de: https://www.caracteristicas.co/leyes-de-newton/